結構物在火災情況下,由於火場之熱量經由傳導、對流與輻射等傳遞作用,使得結構 物之桿件溫度隨著時間而劇烈上升,因而導致其材料性質(楊氏係數、降伏應力與膨 脹係數等)發生重大變化。此時結構物之承載能力已不復火災之前。而災後結構物之 承載力是否仍合乎原設計要求,為一安全問題,不容忽視。因此,關於火災對結構物 承載力影響評估,乃成為重要之課題;尤以建築物日益高層化之今日,對於結構物抗 火時效性之探討研究,顯得格外迫切需要。而結構物抗火時效之取得,可由火場實體 燃燒試驗,求出其破壞時間;然此等破壞性試驗,非但實用高昂,甚不經濟,如無合 理之理論分析模式配合,則亦無法預估他種型式結構物之抗火時效。因此,以有系統 之理論、建全之學理與合理之假設,配合商當之實驗據加以分析,方是根本解決之道 。 由於鋼結構在國內外建築中日漸普遍,且因其數學模式較易掌握、在高溫狀態下材料 性質之既有資料較為齊全,故國內外漸有學者陸續從事其在火害下承載力之研究。DO TREPPE曾以差分法解析鋼構架受火害之溫度分佈,並用極限分析理論對構架之抗火時 效作一初步研究。TARN、LAY 和WANG則提出正交適點法(ORTHOGONAL COLLOCATION M ETHOD )解析鋼構架受火害之溫度分佈。其後又有學者繼續溫度分佈與應力分佈之研 究。本文以樑─柱理論為基礎,對平面鋼構架提出非彈性非線性之解析方法,文中依 照英國標準局之BS476.PART8標準溫度延時曲線所得之溫度分佈結果,以直接勁 度法並採時間增量法,對鋼構架承受火害時之抗火時效作一探入探討。分析結果顯示 ,鋼構架之破壞除受溫度變化控制外,亦受載重影響,載重愈大,構架破壞得愈早; 而構架受火害之過程中,潛變效應於初期低溫時不甚明顯,後期溫度愈高則愈益顯著 。
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